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嵌入式系统在智能工业电导率仪中的应用.docx
资料介绍
嵌入式系统在智能工业电导率仪中的应用
一、引言
电导率仪是工业过程控制中测量液体离子浓度的重要仪表，广泛用于纯水制备、污水处理、化工生产和食品饮料行业。嵌入式系统在电导率仪中负责电极激励信号生成、微弱电流检测、温度补偿和通信管理。工业电导率仪对嵌入式系统的要求集中在宽量程（0.01μS/cm 到 1000mS/cm）、自动量程切换、高精度（±0.5%）和长期稳定性上。
二、电导率测量原理
电极法测量：电导率通过测量两个电极之间的溶液电阻计算，G = 1/R = k·K，其中 k 为电导池常数，K 为测量电导值。MCU 在电极上施加交流电压激励，测量流过的电流，计算电阻值。
交流激励：MCU 通过 DAC 或 PWM 生成正弦波或方波激励信号，频率 50Hz 到 10kHz，根据量程自动选择。交流激励防止电极极化，提高测量精度。低电导率使用低频，高电导率使用高频。
四电极测量：四电极系统使用两个电流电极和两个电压电极，MCU 在电流电极上施加激励，测量电压电极上的电压降，消除电极极化和污染的影响。四电极适合高电导率和高污染介质。
三、信号检测与量程切换
微弱电流检测：MCU 使用跨阻放大器将电流信号转换为电压，反馈电阻根据量程自动切换。低电导率时使用高阻值反馈电阻（10MΩ 到 100MΩ），高电导率时使用低阻值（1kΩ 到 10kΩ）。
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